Lenke
14 °C
28 °C

Az anyag ötödik halmazállapotát hozták létre a Nemzetközi Űrállomáson

2020.06.11. 15:18

A Nemzetközi Űrállomáson van szinte a leghidegebb az egész univerzumban. Az űrhajósoknak azért nem kell dideregniük, mert a hideg egy kísérleti eszközben, a hidegatom-laboratóriumban (CAL) van. Ezt a berendezést még 2018-ban vitték fel, azzal a céllal, hogy

egy fura halmazállapotot, a Bose-Einstein kondenzátumot vizsgálják a segítségével.

Christina Koch a hidegatom-laboratóriummal
Christina Koch a hidegatom-laboratóriummal
Fotó: NASA

A gép akkora, mint egy bőrönd, és benne kálium- és rubídiumatomokat hűtenek egy vákuumkamrában lézerrel, ami lelassítja a mozgásukat. A lehűtött, majdnem 0 kelvines hőmérsékletű atomfelhőt mágneses tér tartja a helyén.

A halmazállapotot először Einstein és Satyendra Nath Bose indiai fizikus mutatták ki elméleti számításokkal a múlt század 20-as éveiben. Ezzel ez lett az anyag ötödik állapota a szilárd, a folyékony, a gáz és a plazma után. A kondenzátumot szuperhűtött gázként kellene elképzelni, amelyben az atomok és molekulák már nem különálló részecskékként viselkednek, hanem valamiféle, azonos kvantumállapotban lévő entitásként.

Most várunk pár percet, míg ezt elképzelik.

Bose-Einstein kondenzátumot (BEC) a földön már negyedszázada viszonylag egyszerű létrehozni, csakhogy itt a gravitáció miatt a másodperc tört része alatt összeroskad a létrejött atomfelhő. Az űrben viszont ez nem történik meg (pedig ott is van gravitáció, tudjuk, de a szabadesés miatt minden azonos sebességgel esik). Emiatt az űrben elvégzett BEC-kísérletek után a létrejött halmazállapot több másodpercig is fenntartható, ami nagyban megkönnyíti a vizsgálatát.

Az ISS fedélzetén lévő CAL-t a NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) kutatói működtették távirányítással, és első eredményeiket most közölték a Nature-ben. Ezek inkább még csak annak bemutatására szolgálnak, hogy a berendezés működőgépes, azért felvillantanak valamit abból, hogy a CAL mi mindent fedezhet fel a jövőben.

Az eredményekből nyilvánvaló, hogy a berendezés másképp működik a föld körüli pályán, mint a földön. Az atomok nagy része a BEC körüli felhőbe rendeződik. Ugyanez a földön nem valósulhatna meg,

hiszen az atomok egyszerűen leesnének a gravitáció miatt. 

A közeljövőben a kutatók már a kvantumok tartományában figyelhetik meg az atomok ütközése során lejátszódó folyamatokat. Ez azt is lehetővé teheti, hogy a gravitációs hullámokat az atomok mozgásában megjelenő zavarás révén detektáljuk. A távolabbi jövőben Einstein azon elméletének valóságtartalmát is megvizsgálhatjuk, hogy az adott gravitációs mezőben mozgó minden anyag azonos sebességgel gyorsul.

Általában nem bölcs dolog Einstein ellen fogadni. Mégis fontos, hogy teszteljük az elméletei helytállóságát

- mondta Robert Thompson, a NASA JPL fizikusa.

(Nature)